Ekologické nemrznoucí náplně: Složení a využití

V posledním desetiletí došlo k výraznému nárůstu používání nemrznoucích směsí v nepřímých systémech chlazení a topení.

Rozvod tepla nebo chladu, vyprodukovaného v primárním okruhu, je možný pomocí okruhu sekundárního. Protože se tento nepřímý systém převodu energie může dostat do styku s potravinami, v případě úniku i do kontaktu s člověkem nebo životním prostředím, používají se takové látky, které nejsou člověku nebezpečné.

Kromě nároků na dobré teplosměnné vlastnosti a z důvodů nenáročnosti na výkon čerpadel i nízké viskozity, je nutné od náplně nepřímého systému chlazení požadovat nemrznoucí vlastnosti.

Důvody použití nemrznoucích kapalin

• Zásobník nebo jiné části okruhu mohou být ve vnějším prostředí mimo objekt, takže v důsledku střídání ročních období jsou vystaveny mrazu.
• Celý systém chlazení nebo topení se také může nacházet uvnitř budovy, ale během celoročního používání dochází k natolik dlouhým přestávkám, že by vlivem vnější teploty mohlo dojít k zamrznutí a poškození okruhu v místě, které není úplně izolováno.
• Samotný transport média o teplotě, kterou neumožňuje obyčejná voda, tedy pod bodem jejího tuhnutí.

Pokud je systém chlazení nebo topení z důvodů své velikosti, požadavků na bezpečnost provozu nebo i jiných vybaven sekundárním okruhem, používají se nemrznoucí kapaliny zejména na bázi glykolů.

Oproti kapalinám složeným z anorganických solí, tzv. solanek (nejčastěji uhličitan draselný a chlorid vápenatý) a organických solí draselných (octan, mravenčan) mají výhodu zejména v menší korozní agresivitě a možnosti použití levnějších konstrukčních materiálů. Roztoky solí lze přenášet teplo obvykle jen v nerezu nebo náročně legovaných ocelích.

Čtěte také: České supermarkety a bio

Naopak určitou nevýhodou glykolů je jejich vyšší viskozita stoupající s jejich obsahem ve směsi a horší odbouratelnost ve vodním prostředí. Dají se však využívat v širokém spektru teplot od cca -40 °C (chlazení) až po 110 °C (topení) a při vědomosti si jejich nedostatků lze eliminovat také jejich dvě výše jmenované nevýhody.

Složení nemrznoucích kapalin

Stejně jako u chladicích kapalin automobilů jsou jejich základními složkami vícesytné alkoholy, tradičně glykoly. Velkou část těchto náplní tvoří vodné roztoky na bázi glykolů. Ty jsou častokrát aplikovány velmi amatérsky, bez obsahu inhibitorů koroze, odpěňovadla, stabilizátoru, konzervantu, změkčovadla vody a dalších přísad.

Ethylenglykol a diethylenglykol jsou zdraví škodlivé při požití pro člověka a vyšší savce. Nebezpečné jsou zejména svým bezbarvým vzhledem, nearomatičností a lehce nasládlou chutí - tedy zaměnitelností s pitnou vodou. Pokud by tělem prošly nezměněné, člověku by neškodily.

Nebezpečný produkt je zejména šťavelan vápenatý, který poškozuje ledviny a játra. Při otravě krátce po požití se proto jako první pomoc podává menší množství alkoholu, který je tělem metabolizován přednostně a škodlivé glykoly tak projdou tělem beze změny.

Přesto se i v České republice najde několik potravinářských provozů, které mají v sekundárním okruhu jako náplň ethan-1,2-diol. Důvodem použití jedovatého glykolu může být kromě menších nákladů oproti propylenglykolu také lepší tekutost - viskozita, která se však významně projevuje jen za nižších teplot provozu a při vyšší koncentraci glykolu ve vodném roztoku.

Čtěte také: Jak podporovat projekty

Materiálová kompatibilita

Z hlediska materiálového složení je použitelnost glykolů velmi variabilní. Jako těsnící materiály jsou prověřené EPDM a SBR pryže. Pokud je v konstrukci okruhu použito z nějakých důvodů plastových trubek (LDPE, HDPE a PP), je jejich odolnost vůči glykolům téměř neomezená.

Co se týče kovových konstrukčních materiálů, je vyjma zinku uvnitř potrubí možná velmi široká škála kovů. Kromě lehkých materiálů z mědi a hliníku, resp. jejich slitin jako mosazi nebo siluminu, je možné použít různých železných potrubí od litiny až po ocel, z těžkých kovů pak i olovnatou pájku.

Toto však platí jen v případě, že nemrznoucí směsi na bázi glykolů obsahují inhibitory koroze. Samotný glykol (jedno jaký) je pro kovy stejně korozivní jako voda a jeho neošetřená směs s vodou je dokonce více korozně agresivní, než samotné látky.

Vzhledem k možnosti aplikace velkého spektra kovů konstruktéry i jejich širokého funkčního rozsahu, je k omezení korozní agresivity v roztocích glykolů nutné použití inhibitorů určité škály. Od prvotního používání chromanů, fosfátů nebo dusitanů bylo již naštěstí upuštěno. V posledním případě kromě samotné toxicity této soli také z důvodů možnosti vzniku karcinogenních nitrosoaminů, v případě, že by byly k úpravě a stabilizaci hodnoty pH použity aminy.

Důležité parametry a aditiva

Hodnota pH cirkulujícího média je totiž společně s množstvím rozpuštěného kyslíku v médiu velmi důležitým parametrem z hlediska životnosti kapaliny v systému. Příliš vysoké pH by neumožňovalo použití zejména barevných kovů a kyselé prostředí pak zase spouští korozi téměř všech konstrukčních materiálů včetně železa a jeho slitin. Proto je důležité hodnotu pH stabilizovat aditivy, tzv. pufry.

Čtěte také: Dávkování lignohumátu v ekologickém zemědělství

Nemrznoucí kapaliny mohou mít také vlivem různých okolností často zvýšenou pěnivost, zvláště za vyšších teplot, je tedy nezbytně nutné používat tzv. odpěňovadel.

Dalšími nezbytnými složkami v glykolových nemrznoucích směsích jsou látky eliminující vliv tvrdosti vody. Vzhledem k relativně velkému objemu budoucí odpadní kapaliny, pak nejlépe bez obsahu fosfátů - fosforu.

Pokud je to zákazníkem vyžadováno, nemrznoucí směsi se kvůli snazší detekci úniku ze systému barví, v případě potřeby lze použít i barvivo viditelné pouze pod UV lampou.

Jedním z posledních aditiv, které bývá použito je biocid, tedy konzervant, protože propylenglykol a jiné neškodlivé glykoly mohou být živnou půdou pro růst mikroorganismů. Jeho dávkování není však úplně nezbytné, neboť nutnost této ochrany je závislá na typu a koncentraci alkoholů ve vodném roztoku, přítomnosti ostatních složek, zejména inhibitorů koroze, v médiu, a hlavně provozních podmínkách zařízení. Podstatné jsou zejména faktory jako kontinuálnost provozu, teplotní spád a rychlost proudění. Tedy činitelé stejně tak ovlivňující korozní chování média v systému.

Důležitým parametrem je také kvalita vody použité k ředění. Měla by mít co nejnižší obsah chloridů a síranů, podporujících korozi, ale i ostatních solí, nicméně by neměla být úplně deionizovaná.

Problémy a doporučení

V souvislosti s nárůstem aplikací nemrznoucích směsí se bohužel začaly vyskytovat i případy, kdy byl do systému použit pouze vodný roztok propylenglykolu bez jakýchkoliv aditiv. Příčinou je možná neznalost problematiky použití těchto kapalin při tvorbě projektů sekundárních okruhů, podcenění jejich korozní agresivity a nejčastěji pak také amaterismus u realizačních firem, hlavně menších topenářských, které v rámci úspory nákladů jsou schopny takové záměny provádět. Nejparadoxnější na tom je, že nákupní cena obyčejného propylenglykolu použitého do systému je pro ně častokrát vyšší, než kdyby použili nemrznoucí směs do topení s aditivy od renomovaného výrobce.

Je zřejmé, že pro tyto aplikace chybí nějaká jednotící norma, která by určovala, jaké parametry musí nemrznoucí směs v sekundárním okruhu splňovat. Podobně, jako je například pro aplikaci nemrznoucích směsí v automobilech k dispozici široká škála mezinárodních standardů jejich výrobců i univerzálních ASTM norem jak pro posouzení jejich kvality, tak pro metodiku měření jednotlivých parametrů. Chybí detailní ČSN pro definici zejména nemrznoucích a teplosměnných vlastností. Dle posledních zkušeností hlavně pro posouzení korozivity použité směsi a doporučení vhodných konstrukčních materiálů a těsnění.

Velmi často je totiž v různých stavebních projektech velkých administrativních komplexů napsáno: použijte nemrznoucí směs na bázi propylenglykolu, nebo jen glykol. Takže nemůže být ani divu, že tak dochází velmi často k výše popsaným záměnám.

Tabulka: Srovnání vlastností glykolů a solí

tags: #ekologické #nemrznoucí #náplně #složení

Oblíbené příspěvky:

• Adaptace na Prostředí a Strava
• Cíle a metody EnvV
• Vše o Skládce a odpadech s.r.o.
• Bousov Odvoz Odpadu
• Autobusová linka 107 a její zastávka Dejvická